जीर्ण-cortical Electrocorticographic सरणी के आम Marmoset में पुरानी आरोपण
Summary
हम आम marmoset के लिए एक पूरी-cortical electrocorticographic सरणी है कि लगातार प्रांतस्था के लगभग पूरे पार्श्व सतह, पश्चकपाल पोल से लौकिक और ललाट डंडे को शामिल किया गया है विकसित की है । इस प्रोटोकॉल marmoset मस्तिष्क के एपीड्यूरल अंतरिक्ष में सरणी के एक पुराने आरोपण प्रक्रिया का वर्णन ।
Abstract
Electrocorticography (ECoG) उच्च spatiotemporal संकल्प के साथ सेरेब्रल प्रांतस्था से विद्युत क्षेत्र क्षमता की निगरानी की अनुमति देता है. पतली, लचीला ECoG इलेक्ट्रोड के हाल के विकास के बड़े पैमाने पर cortical गतिविधि के स्थिर रिकॉर्डिंग के संचालन सक्षम है. हम आम marmoset के लिए एक पूरी-cortical ECoG सरणी विकसित की है । सरणी लगातार cortical गोलार्द्ध के लगभग पूरे पार्श्व सतह, पश्चकपाल पोल से लौकिक और ललाट डंडे को शामिल किया गया है, और यह एक शॉट में पूरे cortical तंत्रिका गतिविधि कब्जा । इस प्रोटोकॉल marmoset मस्तिष्क के एपीड्यूरल अंतरिक्ष में सरणी के एक पुराने आरोपण प्रक्रिया का वर्णन । Marmosets ECoG रिकॉर्डिंग के बारे में दो फायदे हैं, एक मानव और मकाक में शारीरिक संरचनाओं के मुताबिक़ संगठन जा रहा है, ललाट सहित, पार्श्विका, और लौकिक परिसरों । अंय लाभ यह है कि marmoset मस्तिष्क lissencephalic है और परिसरों की एक बड़ी संख्या में शामिल है, जो ECoG के साथ मकाक में प्रवेश करने के लिए और अधिक कठिन है, कि मस्तिष्क की सतह के संपर्क में हैं । इन सुविधाओं मस्तिष्क की सतह के नीचे सबसे cortical क्षेत्रों के लिए सीधी पहुंच की अनुमति । यह सिस्टम समय और मिलीमीटर क्रम में स्थान में एक उप-मिलीसेकंड क्रम पर उच्च रिज़ॉल्यूशन के साथ वैश्विक cortical सूचना संसाधन की जांच करने का अवसर प्रदान करता है ।
Introduction
अनुभूति व्यापक मस्तिष्क नेटवर्क भर में तंत्रिका पहनावा के समंवय की आवश्यकता है, विशेष रूप से neocortex है कि अच्छी तरह से मनुष्यों में विकसित की है और उच्च संज्ञानात्मक व्यवहार में शामिल माना जाता है । हालांकि, कैसे neocortex इस संज्ञानात्मक व्यवहार प्राप्त तंत्रिका विज्ञान क्षेत्र में एक अनसुलझे मुद्दा है । पतले, लचीले electrocorticographic (ECoG) इलेक्ट्रोड के हाल के विकास बड़े पैमाने पर cortical गतिविधि1से स्थिर रिकॉर्डिंग के संचालन में सक्षम बनाता है । फुजी और सहकर्मियों ने समूल वानरों के लिए एक सम्पूर्ण cortical ECoG सरणी विकसित की है2,3. सरणी लगातार लगभग पूरे पार्श्व प्रांतस्था, पश्चकपाल पोल से लौकिक और ललाट डंडे को शामिल किया गया है, और एक शॉट में पूरे cortical तंत्रिका गतिविधि कब्जा । हम आगे आम marmoset4,5में आवेदन के लिए इस प्रणाली को विकसित किया है, आनुवंशिक manipulability6,7के साथ एक छोटी सी, नई दुनिया बंदर । इस जानवर अन्य प्रजातियों की तुलना में कई फायदे हैं । दृश्य, श्रवण, somatosensory, मोटर, और इस प्रजाति के ललाट cortical क्षेत्रों पहले से मैप किया गया है और मानव और मकाक8,9में एक ही क्षेत्रों के लिए बुनियादी मुताबिक़ संगठन है की सूचना दी, 10 , 11 , 12 , 13 , 14 , 15 , 16. उनके दिमाग चिकनी हैं, और सबसे पार्श्व cortical क्षेत्रों प्रांतस्था की सतह को उजागर कर रहे हैं, जो मकाक में ECoG के साथ उपयोग करने के लिए कठिन है । इन सुविधाओं के आधार पर marmoset electrocorticographic अध्ययन के लिए उपयुक्त है । इसके अलावा, marmosets सामाजिक व्यवहार प्रदर्शन और मानव सामाजिक व्यवहार17के एक उंमीदवार मॉडल के रूप में सेवा करने का प्रस्ताव किया गया है ।
इस प्रोटोकॉल एक आम marmoset में प्रांतस्था की पूरी पार्श्व सतह पर ECoG सरणी के एक एपीड्यूरल आरोपण प्रक्रिया का वर्णन । यह एक के लिए बड़े पैमाने पर cortical गतिविधि की निगरानी करने का अवसर प्रदान करता है रहनुमा cortical तंत्रिका विज्ञान, सहित संवेदी, मोटर, उच्च संज्ञानात्मक, और सामाजिक डोमेन ।
Protocol
Representative Results
Discussion
सफल प्रत्यारोपण के लिए, पशुओं के पहले और सर्जरी के बाद पर्याप्त पोषण के साथ प्रदान किया जाना चाहिए । लघु ऑपरेटिंग समय भी है जानवर वसूली का अनुकूलन महत्वपूर्ण है । तैयारियां सर्जरी से पहले एक दिन में समा…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
हम पशु देखभाल, प्रशिक्षण, और जाग रिकॉर्डिंग प्रदान करने के लिए यूरी Shinomoto धंयवाद । ECoG arrays द्वारा निर्मित किया गया सीआईआर-टेक (www.cir-tech.co.jp) । इसके अलावा, हम अंग्रेजी भाषा संपादन के लिए संपादन (www.editage.jp) शुक्रिया अदा करना चाहते हैं । इस कार्य के लिए एकीकृत Neurotechnologies द्वारा ब्रेन मैपिंग द्वारा समर्थित रोग अध्ययन (ब्रेन/, जापान एजेंसी फॉर मेडिकल रिसर्च एंड डेवलपमेंट (एमएड) (JP18dm0207001), उपन्यास विज्ञान पहलों के लिए केंद्र की मस्तिष्क विज्ञान परियोजना ( CNSI), राष्ट्रीय प्राकृतिक विज्ञान संस्थान (NINS) (BS291004, महात्मा), और जापान सोसायटी द्वारा विज्ञान के संवर्धन के लिए (JSPS) KAKENHI (JP17H06034, महात्मा) ।
Materials
| Beaker (100 cc) | Outocrave | ||
| Cotton ball | Outocrave | ||
| Absorption triangles | Fine Science Tools Inc. | 18105-03 | Outocrave |
| Cotton swab with fine tip | Clean Cross Co., Ltd. | HUBY340 BB-013 | Outocrave |
| Gauze | Outocrave | ||
| Towel forceps | Outocrave | ||
| Scalpel handle | Outocrave | ||
| Needle Holder | Outocrave | ||
| Iris Scissor | Outocrave | ||
| Micro-Mosquito Forceps | Outocrave | ||
| Adson, 1×2 teeth | Outocrave | ||
| Bone Curette | Outocrave | ||
| Micro spatura | Fine Science Tools Inc. | 10091-12 | Outocrave |
| Needle Holders, 12.5cm, Curved, Smooth Jaws | World Precision Instruments | 14132 | Outocrave |
| Vessel Dilator, 12cm, 0.1mm tip | Fine Science Tools Inc. | 18131-12 | Outocrave |
| Vessel Dilator, 12cm, 0.2 mm tip | Fine Science Tools Inc. | 18132-12 | Outocrave |
| Fine-tipped rongeur | Fine Science Tools Inc. | 16221-14 | Outocrave |
| Manipurator of a stereotaxic frame | Gas sterilization | ||
| Wrench for the manipurator | Gas sterilization | ||
| Hand-made fixture for the connector | Gas sterilization | ||
| Silicon cup for dental acril | Gas sterilization | ||
| Silicon cup hlder | Gas sterilization | ||
| Paintbrush | Gas sterilization | ||
| Pencil | Gas sterilization | ||
| Micro screw, 1.4 mm x 2.0 mm | Nippon Chemical Screw Co., Ltd. | PEEK/MPH-M1.4-L2 | Gas sterilization |
| Screw driver for the micro screw | Gas sterilization | ||
| Micromotor handpiece of a drill | Gas sterilization | ||
| Stainless steel burr, 1.4 mm | Gas sterilization | ||
| Stainless steel burr, 1.0 mm | Gas sterilization | ||
| Drill bit, 1.2 mm | Gas sterilization | ||
| Rubber air blower | Gas sterilization |
References
- Fukushima, M., Chao, Z. C., Fujii, N. Studying brain functions with mesoscopic measurements: Advances in electrocorticography for non-human primates. Current Opinion in Neurobiology. 32, 124-131 (2015).
- Nagasaka, Y., Shimoda, K., Fujii, N. Multidimensional recording (MDR) and data sharing: an ecological open research and educational platform for neuroscience. PLoS One. 6 (7), e22561 (2011).
- Fukushima, M., et al. An electrocorticographic electrode array for simultaneous recording from medial, lateral, and intrasulcal surface of the cortex in macaque monkeys. Journal of Neuroscience Methods. 233, 155-165 (2014).
- Komatsu, M., Sugano, E., Tomita, H., Fujii, N. A Chronically Implantable Bidirectional Neural Interface for Non-human Primates. Frontiers in Neuroscience. 11, 514 (2017).
- Komatsu, M., Takaura, K., Fujii, N. Mismatch negativity in common marmosets: Whole-cortical recordings with multi-channel electrocorticograms. Scientific Reports. 5, 15006 (2015).
- Sasaki, E., et al. Generation of transgenic non-human primates with germline transmission. Nature. 459 (7246), 523-527 (2009).
- Okano, H., et al. Brain/MINDS: A Japanese National Brain Project for Marmoset Neuroscience. Neuron. 92 (3), 582-590 (2016).
- de la Mothe, L. A., Blumell, S., Kajikawa, Y., Hackett, T. A. Cortical connections of auditory cortex in marmoset monkeys: lateral belt and parabelt regions. Anatomical Record. 295 (5), 800-821 (2012).
- Kaas, J. H., Hackett, T. A. Subdivisions of auditory cortex and processing streams in primates. Proceedings of National Academy of Sciences of the United States of America. 97 (22), 11793-11799 (2000).
- Ghahremani, M., Hutchison, R. M., Menon, R. S., Everling, S. Frontoparietal Functional Connectivity in the Common Marmoset. Cerebral Cortex. , (2016).
- Belcher, A. M., et al. Functional Connectivity Hubs and Networks in the Awake Marmoset Brain. Frontiers in Integrative Neuroscience. 10, 9 (2016).
- Mitchell, J. F., Leopold, D. A. The marmoset monkey as a model for visual neuroscience. Neuroscience Research. 93, 20-46 (2015).
- Solomon, S. G., Rosa, M. G. A simpler primate brain: the visual system of the marmoset monkey. Frontiers in Neural Circuits. 8, 96 (2014).
- Burman, K. J., Palmer, S. M., Gamberini, M., Rosa, M. G. Cytoarchitectonic subdivisions of the dorsolateral frontal cortex of the marmoset monkey (Callithrix jacchus), and their projections to dorsal visual areas. Journals of Comparative Neurology. 495 (2), 149-172 (2006).
- Bakola, S., Burman, K. J., Rosa, M. G. The cortical motor system of the marmoset monkey (Callithrix jacchus). Neuroscience Research. 93, 72-81 (2015).
- Krubitzer, L. A., Kaas, J. H. The organization and connections of somatosensory cortex in marmosets. Journal of Neuroscience. 10 (3), 952-974 (1990).
- Miller, C. T., et al. Marmosets: A Neuroscientific Model of Human Social Behavior. Neuron. 90 (2), 219-233 (2016).
- Cox, R. W. AFNI: software for analysis and visualization of functional magnetic resonance neuroimages. Computers and Biomedical Research. 29 (3), 162-173 (1996).
- Avants, B. B., et al. A reproducible evaluation of ANTs similarity metric performance in brain image registration. Neuroimage. 54 (3), 2033-2044 (2011).
- Hashikawa, T., Nakatomi, R., Iriki, A. Current models of the marmoset brain. Neuroscience Research. 93, 116-127 (2015).
